涉水油田储罐溢油风险量化评估技术研究.pdf

第一作者:周溢群,年毕业于西安科技大学消防工程专业,现在中国石油海上应急救援响应中心冀东油田消防大队从事海上溢油、应急救援、海上消防管理等工作.通信地址:河北省唐山市曹妃甸区新城大街 号,.E m a i l:z y q q q c o m.通讯作者:李杨,年毕业于东北大学企业管理专业,博士,教授,现在华北理工大学建筑工程学院从事工程管理、灾害与应急管理、风险评价、综合评价理论与应用、公共管理研究等工作.通信地址:河北省唐山市曹妃甸新城渤海大道 号,.E m a i l:q q c o m.D O I:/j i s s n 涉水油田储罐溢油风险量化评估技术研究周溢群李 杨(中国石油海上应急救援响应中心;华北理工大学建筑工程学院)摘要文章分析了储罐溢油发生的事故原因、影响机制,通过细化影响因子,整合数据模型,从涉水油田储罐溢油频率、环境受体影响、溢油泄漏后果、溢油风险等级等方面构建了储罐溢油风险模型,通过实际运算案例对方法进行验证,提出熟练运用模型,夯实基础信息强化体系管理,加强人员培训提升安全意识等强化储罐溢油风险管理的建议.通过评估潜在风险,有助于各涉水油田企业、港口码头、海事部门、应急部门采取相应风险管控措施,减少事故发生的可能性,提升安全生产管理水平、保护生态环境.关键词涉水油田;储罐;溢油风险;量化评估中图分类号:X ;T E 文献标识码:A文章编号:()R e s e a r c h o nt h eQ u a n t i t a t i v eA s s e s s m e n tT e c h n o l o g yf o rO i l S p i l lR i s k i nW a t e r i n v o l v e dO i l f i e l dS t o r a g eT a n k sZ h o uY i q u nL iY a n g(C h i n aP e t r o l e u mO f f s h o r eE m e r g e n c yR e s c u eR e s p o n s eC e n t e r;S c h o o l o fA r c h i t e c t u r ea n dE n g i n e e r i n g,N o r t hC h i n aU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y)A B S T R A C T T h ea r t i c l ea n a l y z e st h ec a u s e sa n di m p a c t m e c h a n i s m so ft a n k o i ls p i l la c c i d e n t s,c o n s t r u c t i n ga t a n ko i l s p i l l r i s km o d e l f r o ma s p e c t ss u c ha ss p i l l f r e q u e n c y,e n v i r o n m e n t a l r e c e p t o r i m p a c t so fw a t e r i n v o l v e do i l f i e l dt a n ks p i l l s,c o n s e q u e n c e so f t a n ko i l s p i l l l e a k s,a n dt a n ko i l s p i l l r i s kl e v e l s T h em o d e l i sv a l i d a t e dt h r o u g hp r a c t i c a l c o m p u t a t i o n a l e x a m p l e s S u g g e s t i o n sa r em a d et op r o f i c i e n t l yu t i l i z et h em o d e l,s t r e n g t h e nf o u n d a t i o n a l i n f o r m a t i o nf o rs y s t e m m a n a g e m e n t,e n h a n c ep e r s o n n e l t r a i n i n gt oi m p r o v es a f e t ya w a r e n e s s,a n dr e i n f o r c e t a n ko i l s p i l l r i s km a n a g e m e n t B ya s s e s s i n gp o t e n t i a l r i s k s,t h ea r t i c l ea i m st oa s s i s tw a t e r i n v o l v e do i l f i e l de n t e r p r i s e s,p o r t t e r m i n a l s,m a r i t i m ed e p a r t m e n t s,a n de m e r g e n c yr e s p o n s ea g e n c i e si ni m p l e m e n t i n g c o r r e s p o n d i n g r i s k c o n t r o l m e a s u r e s,r e d u c i n g t h el i k e l i h o o d o f a c c i d e n t s,e n h a n c i n gs a f e t ym a n a g e m e n t l e v e l s,a n dp r o t e c t i n gt h ee c o l o g i c a l e n v i r o n m e n t K E YWO R D S w a t e r r e l a t e do i l f i e l d s;s t o r a g e t a n k s;o i l s p i l l r i s k;q u a n t i t a t i v ee v a l u a t i o n引言近年来发生的爆炸、原油泄漏、输油管道起火等事故,对石油企业突发事件应急能力提出严峻的考验.尤其是涉水涉海区域,溢油风险增加,与 年相比,年溢油事故风险指数均值、最大值都有增加.涉水油田的储罐溢油事件若处置不当,会危害自然环境、危及人员安全.建立科学有效的风险评估体系对于保障涉水油田储罐安全具有重要意义.本文主要根据 输油站场管道和储罐泄漏的风险管理 常压储罐基于风险的检验及评价 等,结合日常工作所需的数据参数,形成包含影响机制、风险因子、风险等级的整体模型,帮助企业识别、分析和评估储罐溢油风险,并提出相应控制措施和预防机制,减少突发事件造成的环境危害和经济损失.油气田环境保护 年月E NV I R ONME N TA LP R O T E C T I ONO FO I L&G A SF I E L D S V o l N o 储罐溢油事故原因分析 外界原因外界原因是指导致涉水油田储罐溢油的自然灾害或恶劣环境条件,包括地震、洪水、暴风雨等自然灾害,及恶劣天气、海浪冲击等.这些外界原因可能对储罐结构、密封性能和稳定性产生不利影响,从而导致溢油事故的发生 .内部原因内部原因是指储罐本身出现的泄漏、破裂或故障情况,导致油品泄漏或溢出.常见的内部故障包括管道泄漏、阀门失效、设备故障、搅拌装置失灵等.这些故障可能由设备老化、材料疲劳、操作错误等原因引起,如果未及时检修或保养,可能会引发储罐溢油事故.潜在影响机制分析涉水油田储罐溢油的潜在原因,往往是具体的影响机制导致.对于外界原因,可以研究气候条件对储罐罐体的影响、介质土壤对储罐腐蚀程度的影响、恶劣天气对储罐密封性能的影响等.对于内部原因,可以研究建筑设计对储罐压力的影响、设备设施配备对储罐风险预防的影响等.本文主要分析内部故障的影响,了解涉水油田储罐溢油的潜在风险,为后续的风险评估提供依据.储罐溢油风险模型 储罐溢油频率计算在无外界因素影响下,涉水油田储罐泄漏的风险主要来自于腐蚀速率,同时由维保情况和罐体沉降风险得到调整系数进行数据调整,计算公式为:F泄漏F维保F沉降F腐蚀()F维保取决于罐体自身密封性、各配件完好情况及维保工 作 开 展 情 况,F维保储 罐 维 保 调 整 系 数 见表.表储罐维保调整系数项目是否开展储罐完整性管理或开展基于风险的检验及评价是否调整系数注:依据G B/T 常压储罐完整性管理、G B/T 常压储罐基于风险的检验及评价.F沉降取决于储罐自身有无沉降情况发生及沉降风险管控,F沉降储罐沉降调整系数见表.表储罐沉降调整系数是否在年内进行沉降检验是否发现沉降现象是否是否 储罐腐蚀计算公式如下:F腐蚀M a x(F土壤,F介质)()取土壤侧与介质侧的最大值计算.其中,腐蚀速率根据基础速率获得,同时要根据土壤导电率、储罐基础材料等因素进行系数调整,由公式获得土壤侧和介质侧的腐蚀速率.储罐土壤侧腐蚀速率(外腐蚀)外腐蚀应当计算储罐土壤侧的腐蚀速率F土壤.腐蚀速率考虑基础速率,并根据电阻率、储罐衬垫材料、储罐排放调 整 情 况、底 板 阴 极 保 护 情 况、介质温度情况提供调整系数进行数据调整.具体公式为:F土壤F基础F导电F衬垫F排水F阴极F温度()如果储罐土壤侧基础腐蚀速率已知,可以使用已经确定的数据;如果土壤侧基础腐蚀速率未知,采用经验值 计算.根据国内环境分布,土壤电阻率范围参照表.表本地土壤电阻率范围区域或土壤类型电阻率范围/(c m)淡咸水低洼地、排水不良或排水慢的区域或沿海地区 沿岸平原和低海拔地区 中部沿海地区和满足良好排水地区 中南部、中西部和中部、农田和山地 中西部沙漠平原和山区 东北和东北部高原地区、排水性良好地区和干燥及干旱区 注:表中的区域根据美国地理情况划分,需根据国内实际情况选择.根据土壤材质不同、排水情况差异、阴极保护类型不同,可以分别获得电阻率调整系数、储罐衬垫材料调整系数、储罐排放调整系数、底板阴极保护调整系数、介质温度调整系数,从而得出土壤侧腐蚀速率,调整系数见表.油气田环境保护环境影响与监测V o l N o 表储罐土壤侧腐蚀速率(外腐蚀)计算结果项目电阻率D/(c m)调整系数土壤电阻率D D D D D D 项目储罐衬垫类型储罐基础调整系数土壤侧储罐基础材料系数含盐高的土壤 压碎的石灰石 本地土壤 建筑级砂子 连续的沥青连续的混凝土石油沙土、油砂 高电导率、低氯化物沙土 项目储罐排放类型储罐排水调整系数储罐排水调整系数罐底/以上部分长期处于水下储罐基础周围日常有雨水积聚储罐基础周围日常无雨水积聚项目阴极保护类型阴极保护调整系数储罐底板阴极保护调整系数没有有(不是根据建造标准或A P I )有(根据建造标准或A P I 安装和维护)项目罐内流体温度T/调整系数介质温度调整系数T 或环境温度 T T T T 储罐介质侧腐蚀速率(内腐蚀)内腐蚀应当计算储罐介质侧的腐蚀速率F介质.腐蚀速率考虑基础速率,并根据介质侧介质状况、介质温度、蒸汽盘管装置、汲水装置、内衬使用情况和期限等形成调整系数进行数据调整.具体公式为:F介质F基础F状况F温度F加热F汲水F内衬F年限()如果储罐介质侧基础腐蚀速率已知,使用已经确定的数据;如果介质侧基础腐蚀速率未知,采用经验值 计算.介质侧介质状况调整系数、介质温度调整系数、蒸汽盘管调整系数、汲水装置调整系数、内衬使用调整系数见表.其中参数干、湿是指储罐中气相部分的属性,如果是浮顶罐,系数选择.表储罐介质侧腐蚀速率(内腐蚀)计算项目介质侧状况调整系数介质侧介质状况调整系数湿 干浮顶罐项目罐内流体温度T/调整系数介质温度调整系数T 或环境温度 T T T T 项目蒸汽盘管等加热装置调整系数蒸汽盘管调整系数有没有 项目汲水设施调整系数汲水装置调整系数没有有 项目内部衬垫使用情况调整系数内部衬垫调整系数未使用 使用但不符合A P I 使用且符合A P I 项目内衬使用年限调整系数内衬使用年限大于 a且没有评估内衬情况的数据 大于 a且有证明内衬完好的数据 大于等于 a小于 a小于 a 涉水油田储罐环境受体影响溢油风险要充分考虑周边的敏感环境因素,根据 年月周溢群等:涉水油田储罐溢油风险量化评估技术研究储罐 m内环境风险受体的重要性和敏感程度,由低到高将企业周边的环境风险受体分为类型和类型,分别赋予影响因子.如果站场周边存在多种类型环境风险受体,则按照重要性和敏感度高的类型计.环境风险受体类别见表.表环境风险受体情况划分类别环境风险受体描述影响因子类型级河道;与级河道连通的湖泊;中型水库;自然保护区;湿地;非港区海边类型,级河道;与,级河道连通的湖泊;大型水库;水源;或以风险源所在厂区雨水排口(含泄洪渠)、废水总排口算起,排水进入受纳河流最大流速时,h流经范围内涉跨国界;港区储罐 储罐溢油泄漏后果将储罐溢油事故的溢油量作为泄漏后果的量化参数.要评估储罐可能发生的最大水上溢油事故的泄漏量,需考虑储罐所在地形、离岸距离等地理条件,以分析溢油进水的潜在性.调查储罐的防护设施、事故池和排水沟系统,分析其在火灾爆炸事件中阻止或存储溢油的效果,并据此进一步核算溢油量.一般而言,若上述设施有效时,可将最大储油罐容量的 作为可能最大水上溢油事故的泄漏量.根据泄漏量的大小,确定相应的影响因子,结果见表.表储罐溢油量影响因子溢油量Q/t影响因子Q QQ Q Q 储罐溢油风险等级根据以上内容可得各涉水油田的储罐溢油风险值计算公式:X储罐溢油风险F泄漏L环境受体因子C泄漏后果()统计出储罐的溢油风险后,按照表确定溢油风险等级.表涉水溢油储罐风险等级划分风险值x溢油风险等级风险评估x高风险 x较高风险 x 中风险x 低风险储罐溢油风险模型运用以华北地区某油田商业储备油库分公司为例,该公司周边近河流海域,罐体为外浮顶罐,钢制储罐,单罐容量 m,直径 m,高 m,防火堤最大面积 万m,罐区面积 万m,火灾等级甲.以此计算溢油风险出现频率,该公司符合储罐完整性管理要求,且每a进行一次覆盖全部的罐体大修,维保调整系数为.罐体大修时进行过沉降检验,沉降调整系数为.基础数值取经验值 ;该地域属于排水慢的区域或沿海地区,电阻率调整系数为 ;储罐衬垫类型为本地土壤,储罐衬垫调整系数为;储罐周边排水良好,雨水不经常积聚在储罐基础周围,储罐排水调整系数为;按照标准设置储罐底板阴极保护,阴极保护调整系数为 ;罐内流体温度近似于环境温度,温度调整系数为.综上,根据公式(),土壤侧腐蚀速率为:F土壤 基础数值取经验值 ;该公司油罐为浮顶罐,状况调整系数为;罐内流体温度近似于环境温度,温度调整系数为;具备盘式蒸汽加热装置和汲水设施,调整系数分别为和;使用符合规范的内部衬垫,使用期限 a,调整系数均为.综上,根据公式(),介质侧腐蚀速率为:F介质 F土壤F介质,故选择F土壤作为腐蚀速率.根据公式()计算泄漏频率F泄漏 该公司油罐单罐容量 m,涉水溢油量按照 m取值,溢油量影响因子为.该公司周边 m内无,级河道及其他敏感地域,环境风险受体影响因子为.根据公式(),油气田环境保护环境影响与监测V o l N o 可得该公司储罐溢油风险总值为:X储罐溢油风险 该公司的储罐溢油风险等级为级,中等风险,需加强储罐完整性管理,定期开展储罐维护,确保储罐各应急设施完好、可用状态.定期检测罐体腐蚀程度,开展风险分级管控与隐患排查治理相关工作.强化储罐溢油风险管理的建议 熟练运用模型针对溢油风险计算模型中的各项参数,对照风险因子分别采取风险管理和控制措施,采取适当的技术手段,包括加强储罐的完整性管理、强化抗腐蚀技术研发、加固储罐结构、设置防水防渗设施和周边的排水设施等.同时针对储罐周围设置环境监测系统,定期开展储罐溢油风险量化评估,强化应急管理和安全管理.夯实基础信息,强化体系管理按照QH S E体系开展管理流程,制定和落实储罐溢油风险管理的相关制度和政策,明确责任主体和责任范围,建立健全的责任追究机制,加强对溢油事故责任的追究和处罚,提高风险管理的有效性.属地相关单位做好基础信息收集采集工作,明确风险辨识内容,并记录在消防档案中.各相关属地单位可登记相关数据,格式见表.明确储罐信息和风险等级,强化安全管理.日常罐体操作按操作规程进行,定期进行储罐风险评估和隐患排查,并按基建计划对储罐罐体、密封圈、浮顶等进行中修、大修.表涉水溢油储罐登记项目序号描述填写内容储罐、编号储罐所属公司储罐地理行政县或区储罐溢油受体名称河流、湖泊、水库、海等名称最大储罐储量最大储罐储存介质最大储罐泄漏频率最大储罐泄漏风险等级 加强人员培训,提升安全意识组织属地单位的操作人员及技术管理人员,定期开展涉水储罐溢油风险评估,识别潜在的风险点,并制定相应的应急预案.针对风险内容和操作环节,制定培训内容并按计划实施,强化员工风险识别和操作水平.有计划地开展演练和培训,提高应急响应能力和人员安全意识,从人员因素的角度控制风险.结束语基于法律法规要求及专家意见,根据影响储罐溢油风险的各项要素及运算公式,构建了运算体系并明确相互关系,确立了层风险因子,个风险要素的评估内容,形成储罐风险计算表项、涉水溢油储罐登记表项.通过建立涉水油田企业储罐溢油风险评估体系,并采取相应风险管理和控制措施,包括加强储罐结构的抗震能力、加强抗腐蚀技术研发、改进密封技术和设备维护管理、建议在储罐周围设置环境监测系统,实时监测可能的油品泄漏对周围环境的影响,同时加强安全培训.通过采取以上措施,可有效降低涉水油田储罐溢油事故风险.有利于管理部门加强安全管理,持续改进风险评估工作.参 考 文 献宁方志 季民 陈许霞 等敭基于G I S的港口储油罐溢油风险评价系统的建立 J 敭海洋信息 敭张利国 程金香 韩兆兴 等敭 年全国沿海溢油风 险 情 势 变 化 J O L 敭环 境 工 程 技 术 学 报 敭 h t t p k n s 敭 c n k i 敭n e t k c m s d e t a i l 敭 敭 x 敭 敭 敭 敭 h t m l 敭张聪 袁晓娟敭油码头溢油风险防控措施研究 J 敭油气田环境保护 敭王好一 赵东风 孟亦飞 等敭基于前导事件和贝叶斯网络的储罐 溢 油 动 态 风 险 评 价 J 敭安 全 与 环 境 学 报 敭黄燕品 李颖 周新 等敭港口石油储备基地溢油风险概率计算 J 敭海洋环境科学 敭刘世杰敭 号船舶溢油应急设备库工程建设风险管理研究 D 敭哈尔滨 哈尔滨理工大学 敭华厦 陈超 张磊 等敭黄骅港综合港区航道施工船舶溢油扩散数值模拟和风险分析 J 敭中国水运 下半月 敭朱玉娇敭海洋原油管道泄漏溢油风险控制方法研究 D 敭西安 西安建筑科技大学 敭张方圆敭储油罐油品泄漏风险分析与防控措施探讨 J 敭石油化工安全环保技术 敭 战希臣 赵志诚 李慧敭基于故障树分析法的洞库油罐换底大修项目风险管理研究 J 敭广州化工 敭(修回日期 )(录用日期 )(编辑王 薇)年月周溢群等:涉水油田储罐溢油风险量化评估技术研究